บทท 1 บทน า การเรยนรทางวทยาศาสตรเปนผลมาจาการสงเกต การรวบรวมขอมล การทดลองและการคดคนหาเหตผล

ของมนษย วชาฟสกสจดวาเปนวทยาศาสตรสาขาหนง ซงมบทบาทตอการพฒนาความเจรญของมนษยเปนอยางมาก การศกษานกเรยนควรทราบลกษณะส าคญบางประการของวทยาศาสตร และฟสกสโดยสวนรวมเสยกอน

1. การศกษาปรากฏการณธรรมชาต มนษยในสมย โบราณมความเชอวา ปรากฏการณ ตามธรรมชาตบางอยางเกดจากการกระท าของเทพเจา หรอภตผปศาจ เชน การเกดฟาแลบ ฟารอง การเกดรงกนน า การเกดลมพด การเกดจนทรปราคา แผนดนไหว การมกลางวนและกลางคน เปนตน

การพยายามหาเหตผลในการอธบายปรากฏการณธรรมชาตของมนษยในระยะเรมตนยงไม ประสบความส าเรจเนองจากขาดการสงเกตและการบนทกขอมลเกยวกบสงทตองการ

มนษยในยคตอมาเรมมการสงเกตและบนทกขอมลจากปรากฏการณธรรมชาตเพอใชเปนเหตผลในการอธบายปรากฏการณนนๆ และยงเปนขอมลเพอใหมนษยในยคตอไปไดใชอางองหรอน าไป ดดแปลงเพอใชประโยชนในชวตประจ าวน เชน ชาวอยปตโบราณไดสงเกตและบนทกขอมลเกยวกบการเปลยนแปลงของฤดกาลตางๆ จนสามารถท านายเวลาของการเปลยนแปลงของฤดกาลไดลวงหนาและใชความรเพอประโยชนในการเตรยมการเพราะปลก นอกจากนยงพบวาการเปลยนแปลง ของฤดกาลเกยวของกบการเปลยนแปลงต าแหนงของกลมดาวตางๆ บนทองฟาอกดวย การอธบายปรากฏการณธรรมชาตบางอยางตองอาศยการสงเกตและ

บนทกขอมลเปนเวลานานหลายชวอายคน จงจ าเปนตองอาศยขอมลจากมนษยในสมยกอนๆ มาประกอบกบขอมลของมนษยในสมยปจจบนเพอใชในการอธบายปรากฏการณนน เชน การอธบายปรากฏการณการเคลอนทของดาวเคราะหและดวงอาทตย ไดอาศยการสงเกตและขอมลจากนกดาราศาสตรรนกอนๆ คอ โคเปอรนคส (Copernicous) ไทโค บราห (Tycho Brahe) จนถงเคปเลอร (Johannes Kepler) สามารถตงเปนกฎเกณฑเพอใชในการอธบายการเคลอนทของดาวเคราะหได ซงรายละเอยดจะไดกลาวในชนตอไป

2. ความซอสตยกบการบนทกขอมลทางวทยาศาสตร การศกษาปรากฏการณธรรมชาตบางอยางตองอาศยขอมลจากนกวทยาศาสตรรนกอนๆ เชน การศกษาการเคลอนทของดาวเคราะหและดวงอาทตย จ าเปนตองอาศยขอมลของนกดาราศาสตรรนกอนๆ เนองจากนกดาราศาสตรรนกอนๆ ไดบนทกขอมลตางๆ ดวยความซอสตยตรงตามทสงเกตโดยมไดดดแปลง จงท าใหนกดาราศาสตรในยคตอมาสามารถน าขอมล เหลานมาวเคราะหหาความสมพนธ ไดอยางถกตอง และสามารถสรปไดวาโลกมไดเปนศนยกลางของจกรวาล ผลสรปทไดนแตกตางไปจากความเชอถอเดมทวา โลกเปนศนยกลางของจกรวาล ดวงอาทตยและดาวเคราะหตางๆ หมนรอบโลก

ส าหรบการศกษาทางวทยาศาสตรสาขาอนๆ กมการพฒนาเชนเดยวกน ดงนนก ารบนทกขอมลทางวทยาศาสตรจะตองกระท าอยางรอบคอบและซอสตย ผท าการบนทกควรจะบอกถงวธการสงเกตเครองมอทใช ตลอดจนตวแปรตางๆ เพอเปนประโยชนในการน าขอมลเหลานไปใช ถาขอมลทางดาราศาสตรทบนทกโดยนกวทยาสาสตรรนกอนๆ เปนขอมลทเช อถอไมไดผลทเกดขนตอความกาวหนาในการแสวงหาความรของมนษยจะเปนไปอยางลาชา เพราะเราใชขอมลเดมไมได จะตองหาขอมลใหม ถาเราตองท าการทดลองหาคาความหนาแนนของโลหะชนดตางๆ เพอน าไปใชศกษาเรองอนๆ แทนทจะใชคาในตารางทนกวทยาศาสตรอ นๆ ท าไว จะท าใหเวลาทเราใชในการทดลองชาขน เพราะเราตองท าการวดหามวลและปรมาตรเพอนทจะน าไปใชหาความหนาแนน เรามหลกเกณฑในการตดสนวาขอมลทไดมานนเชอถอไดหรอไมโดยการเกบขอมลดวยตวเองแลวเปรยบเทยบขอมลของเรากบขอมลทไดมา หากเท ากนแสดงวาขอมลนนถกตอง เชน การหาความหนาแนนของเหลก เราวดมวลและปรมาตรแลวค านวณหาความหนาแนนกสามรถเปรยบเทยบได

3. ความรทางวทยาศาสตรไดมาอยางไร การเรยนรทางวทยาศาสตรหมายถง การศกษาคนควาหาความจรงจากปรากฏการณทางธรรมชาตรอบตวเราท งมชวตและไมมชวต นกวทยาศาสตร สามารถคนควาหาความรจากปรากฏการณทางธรรมชาตไดสองแนวทางดวยกน คอ

แนวทางแรก ไดจากการสงเกต การบนทก การทดลอง การวเคราะหขอมล และการสรปผลเพอทจะอธบายหรอตงเปนทฤษฎทถกตองสมบรณขนมาได แนวทางทสอง ไดจากการสรางแบบจ าลองและใชการจนตนาการอยางมเหตผล ตลอดจนความรพนฐานอยางดในเรองนนมาประกอบกนการสรางทฤษฎใหมขนมา และทฤษฎใหมนจะเปนทยอมรบไดตอเมอสามารถน าไปใชอธบายปรากฏการณตางๆ ไดสอดคลองกบขอมลทไดจากการทดลองจ งเปนทยอมรบวาใชได สาเหตทตองการสรางแบบจ าลองขนมาเพอใชในการสรางทฤษฎใหม เพราะปรากฏการณทางธรรมชาตและการทดลองบางอยางนกวทยาศาสตรสามารถทดลองและสรปผลออกมาไดแตยงไมสามารถอธบายเหตผลการทดลองนนได นกวทยาศาสตรจงจ าเปนตองสรางแบบจ าลอ งขนมาและใชจนตนาการอยางมเหตผลในการหาค าอธบายการทดลองนนๆ

4. ความหมายและขอบเขตของวชาฟสกส การศกษาทางวทยาศาสตรยากการศกษาออกเปนสองสาขา คอ วทยาศาสตรชวภาพและวทยาศาสตรการภาพ

วทยาศาสตรชวภาพ คอ การศกษาเกยวกบสงมชวต เชน พชและสตว เปนตน

วทยาศาสตรกายภาพ คอ การศกษาเกยวกบสงไมมชวต เชน ลม น า หน ดน เปนตน วทยาศาสตรกายภาพยงแบงแยกออกเปนหลายแขนง เชน เคม ฟสกส ธรณวทยา ดาราศาสตร เปนตน

การศกษาวชาฟสกสจะมงเนนหากฎเกณฑตางๆ ส าหรบอธบายปรากฏการณในธร รมชาตทกชนด เชน ท าไมวตถจงตกสพนโลก ท าไมสสารจงเปลยนสถานะ ท าไมจงเกดรงกนน า เปนตน

กฎเกณฑและทฤษฎทไดนอาจจะมการเปลยนแปลงไดในอนาคต ถามขอมลใหมทแตกตางไปจากเดมและไมสามารถอธบายไดดวยทฤษฎวา เนองจากในปจจบนมการพฒนาเกยวกบเครองมอและวธการวดอยตลอดเวลา ความรทจดวาเปนพนฐานของวชาฟสกสไดแก กลศาสตร ความรอน แสง เสยง ไฟฟา แมเหลก ฟสกสอะตอม ฟสกสนวเคลยร เปนตน

5. แนวการศกษาทางวทยาศาสตร การศกษาทางวทยาศาสตรประกอบดวยสองแนวทางดวยกนคอ การศกษาเชงคณภาพและการศกษาเชงปรมาณ

การศกษาเชงคณภาพเปนการบรรยายปรากฏการณตางๆ ดวยขอมลเชงตวเลข ซงไดจากการสงเกต การวด การศกษาเชงปรมาณจ าเปนตองอาศยความรพนฐานทางคณตศาสตรมาเกยวของ วชาฟสกสจดวาเปนวทยาศาสตรทเนนการศกษาเชงปรมาณ ดงนนกฎเกณฑและทฤษฎของวชาฟสกสจงเกยวของกบการวดปรมาณตางๆ

6. ความสมพนธระหวางฟสกสกบศาสตรสาขาอนๆ ความรทางฟสกสจะมความเกยวของกบการเรยนวทยาศาสตร เกอบทกสาขา และศาสตรเชงประยกต เชน แพทยศาสตร วศวกรรมศาสตร เกษตรศาสตร เปนตน ฟสกสเกยวของกบวชาเคม วชาเคมเปนการศกษาปฏกรยาในระดบโมเลกลและระดบอะตอม ซงเกดขนระหวางอเล กตรอนในอะตอม ดงนนในการศกษาโครงสรางโมเลกลและอะตอม จงอาศย ความเขาใจและดานฟสกสอะตอมและฟสกสนวเคลยร นอกจากนในการศกษาวชาเคมยงตองอาศยเทคนคและเครองมอตางๆ ทพฒนาขนดวยความรจากวชาฟสกส เชน แมสสโปกโตรกราฟ สเปกโตมเตอร เครอง วดความน าไฟฟาของสารละลาย เครองวดความเปนกรด – เบส เปนตน

ฟสกสเกยวของกบวชาชววทยา อาศยความรพนฐานของวชาฟสกสและเคมในการศกษาระบบ และกระบวนการตางๆ ของสงมชวต เพราะวาสงมชวตประกอบขนมาจากอะตอมและโมเลกลของสารตางๆ อะตอม

เหล านยอมมอนตรกรยาระหวางกน เชน ปรากฏการณการเคลอนยายมวล ปรากฏการณการเคลอนยายประจในระดบเซลล การถายโอนพลงงาน เปนตน นอกจากนยงมกระบวนการทางฟสกสในระดบอวยวะอกดวย เชน การล าเลยงของน าภายในตนไม การสงเคราะหแสง การหายใจการเคลอนไหวของกระดกและกลามเนอ เปนตน เครองมอทใชในวชาชววทยา เชน กลองจลทรรศน เครองเขยาสาร เครองเหวยง

ตะกอน กลองจลทรรศนอเลกตรอน เครองวดความดนโลหต เครองวดคลนไฟฟาจากหวใจและสมอง เปนตน ลวนแลวแตอาศยหลกการในวชาฟสกสสรางขนมาทงสน ฟสกสกบการพฒนาดานคอมพวเตอรศาสตร อาศยความรพนฐานจากวชาฟสกสของของแขง อเลกทรอนกส ไฟฟากระแส ไฟฟาสถต ฯลฯ ในการสรางไมโครไรเซสเซอรและอปกรณอเลกทรอนกสอนๆ ทเปนสวนส าคญของคอมพวเตอร นอกจากนนความรทางทฤษฎ ของกลศาสตรควอนตมยงเปนความรทจ า เปนในการพฒนาอปกรณและทฤษฎใหมๆ ใหแกคอมพวเตอรศาสตรอกดวย

ฟสกสเกยวของกบแพทยศาสตร เปนวชาทเนนศกษาดานชววทยาของมนษยกระบวนการตางๆ ทเกดขนภายในรางกาย สามารถอธบายไดดวยหลกการทางฟสกส เชน สายตาสน สายตายาว การสงกระแสประสาท คลนสมอง คลนหวใจ ระบบการหมนเวยนโลหต ฯลฯ นอกจากนเครองมอเครองใชทางการแพทยยงตองใชความรทาง

ฟสกสสรางขนมา เชน เอกซเรย อลตราซาวด เครองกระตนหวใจ มดผาตดเลเซอร เครองวดคลนหวใจ กลองไฟเบอรออปตกตรวจระบบทางเดนอาหาร เปนตน

ฟสกสเกยวของกบวศวกรรมศาสตร วชาวศวกรรมศาสตรไดน าเอาหลกการทางฟสกสมาประยกตใชใหเกดประโยชนตอความเปนอยของมนษย เชน การออกแบบ และสรางเครองมอเครองใช เครองจกรกล และสงกอสรางตางๆ เปนตน

7. ฟสกสและเทคโนโลย เทคโนโลยเปนการพฒนาวธการในการผลตเครองใชตางๆ เพออ านวยความสะดวกหรอใหคณประโยชนแกมนษย เทคโนโลยเปนผลของความพยายามของคนเราทตองการใหมชวตสบายขน และสะดวกยงขน เชน ในยคโบราณเราสกดหนมาเปนเครองมอ ชวยในการลาสตว เปนตน ตอมาไดมการน าความรจากวทยาศาสตรมาชวยในการปรบปรงเทคโนโลยจนท าใหเทคโนโลยมความกาวหนามากมายในปจจ บนความเกยวของระหวางความรวทยาศาสตรและเทคโนโลยตางๆ สามารถแยกออกเปน ฟสกสและเทคโนโลยดานพลงงาน ฟสกสและเทคโน โลยดานสอสารโทรคมนาคม ฟสกสและเทคโนโลยดานการขนสง เปนตน

8. ขอบขายของวชาฟสกสระดบมธยมศกษาตอนปลาย

กลศาสตร คลน เสยง แสง ฟสกสอะตอมและ ฟสกสนวเคลยร

ความรอน ไฟฟา – แมเหลก

เนอหาเกยวกบ เนอหาเกยวกบ เนอหาเกยวกบ เนอหาเกยวกบ เนอหาเกยวกบ

- แรง - การเคลอนท - งานและ

พลงงานกล

- ก าลง - การหมน

- การชน

- การลอย

- การไหล

- การสน

- การก าเนด

- การสงผาน

ตวกลาง - การสะทอน

- การหกเห

- การกระจาย

- การเลยวเบน

- การแทรกสอด

- การดดกลน

พลงงาน

- โครงสรางอะตอม/ สเปกตรมของ อะตอม

- นวเคลยส/กบ

กมมนตภาพรงส - ปฏกรยานวเคลยร

- อณหภม - การถายโอน

- ตวน าและฉนวน

- การเปลยนสถานะ

- ประจ/กระแส

- ศกย/ความ

ตางศกย - สนาม

- ตวน า/ฉนวน

- แรงระหวาง ประจกบสนาม

การวดและหนวยการวด

ขนตอนหนงของการทจะไดมาซงความรทางวทยาศาสตรตองอาศยการบนทก การทดลอง โดยการบนทกและการทดลองทจะใหผลเทยงแท แมนย า ตองอาศย การวด นอกจากนแลวการวดยงเกยวของกบการด าเนนชวตของคนเราตงแตเกดจนลาจากโลกไป สงส าคญในการวดมดวยกน 2 ประการ คอ

1. เครองมอ เครองมอทใชวดตองมมาตรฐานอนเปนทยอมรบกนโดยทวไป และเหมาะสมกบงานทตองการวด

2. วธการ วธการในการวดตองเหมาะสมกบเครองมอนนๆ เพอใชขอมลททกคนยอมรบ

ส าหรบงานเกบขอมลทางวทยาศาสตรมาตรฐานของเครองมอและวธการของการวดเปนสงส าคญมาก เพอความเชอถอของขอมลทไดมา การก าหนดมาตราวดปรมาณตางๆ มการพฒนาตงแตอดตจนปจจบนมดวยกนหลายระบบทงของไทยและตางประเทศ

ในป พ.ศ. 2503 ไดมการประชมรวมกนของนกวทยาศาสตร จากหลายๆ ประเทศเพอตกลงใหมระบบการวด ปรมาณตางๆ เปนระบบมาตรฐานระหวางชาต ทเรยกวา หนวยระหวางชาต (International System of Units หรอ System – International d’ Unite) และก าหนดใหใชอกษรยอแทนชอระบบนวา “SI” หรอหนวยเอสไอ (SI unit) เพอใชในการวดทา งวทยาศาสตรและเทคโนโลย

ระบบหนวยระหวางชาต หรอเอสไอ ประกอบดวย หนวยฐาน หนวยเสรม หนวยอนพนธ และค าอปสรรค ซงมรายละเอยดดงน

1. หนวยฐาน (Base Units) เปนหนวยหลกของเอสไอ มทงหมด 7 หนวย คอ

ชอหนวย

สญลกษณ ปรมาณ นยาม

กโลกรม kg มวล

หนวยของมวลซงเทากบมวลตนแบบระหวางชาตของกโลกรม (ทรงกระบอกแพลตนม-อรเดยม) เกบไวท Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) , Sèvres, Paris (1st CGPM (1889) , CR 34-38)

วนาท s เวลา

หนวยของชวงเวลา 9,192,631,770 เทาของคาบการแผรงสทเกดจากการเปลยนสถานะระดบไฮเพอรไฟนของสถานะพนของอะตอมซเซยม-133 ทอณหภม 0 เคลวน (13th CGPM (1967-1968) Resolution 1, CR 103)

ชอหนวย

สญลกษณ ปรมาณ นยาม

เมตร m ความยาว

หนวยของความยาวทแสงเดนทางไดในสญญากาศ ในชวง

เวลา 1⁄299,792,458 วนาท (17th CGPM (1983) Resolution 1, CR 97)

แอมแปร A กระแสไฟฟา

หนวยของกระแสไฟฟาคงตวซงเมอใหอยในตวน าตรงและขนานกน 2 เสน ทมความยาวไมจ ากดและมพนทหนาตดนอยจนไมตองค านงถง และวางหางกน 1 เมตรในสญญากาศแลว จะท าใหเกดแรงระหวางตวน าทงสองเทากบ 2 × 10−7 นวตนตอความยาว 1 เมตร (9th CGPM (1948) Resolution 7, CR 70)

เคลวน K อณหภมอณหพลวต

หนวยของอณหภมอณหพลวต (หรออณหภมสมบรณ) มคาเทากบ 1⁄273.16 ของอณหภมอณหพลวตของจดรวมสามสถานะของน า (13th CGPM (1967) Resolution 4, CR 104)

โมล

mol ปรมาณของ

สาร

หนวยของปรมาณของสารซงประกอบดวยองคประกอบมลฐานทมจ านวนเทากบจ านวนของอะตอมคารบอน-12 ปรมาณ 0.012 กโลกรม (14th CGPM (1971) Resolution 3, CR 78) (องคประกอบมลฐาน ซงอาจเปนอะตอม, โมเลกล, ไอออน,อเลกตรอน, หรอ อนภาค) มคาประมาณ 6.02214199 × 1023 หนวย (เลขอาโวกาโดร)

แคนเดลา

cd ความเขมของการสองสวาง

หนวยของความเขมสองสวางในทศทก าหนดของแหลงก าเนดทแผรงสของแสงความถเดยวทมความถ 540 × 1012 เฮรตซ และมความเขมของการแผรงส

ในทศทางนนเทากบ 1⁄683 วตตตอสเตอเรเดยน (16th CGPM (1979) Resolution 3, CR 100)

2. หนวยอนพนธ (Derived Units) เปนหนวยซงมหนวยฐานหลายหนวยมาเกยวของกน

เชน หนวยของความเรวเปน เมตรตอวนาท ซงมหนวยเมตรและหนวยวนาทเปนหนวยฐาน หนวยนมอยหลายหนวย และบางหนวยกใชชอสญลกษณเปนพเศษ เชน

ปรมาณ (Quantity) ชอหนวย (Unit) สญลกษณ (Symbol) ความเรว (Velocity) ความเรง (Acceleration) แรง (Force) งาน (work) ก าลง (Power) ความถ (Frequency) ความดน (Pressure)

เมตร/วนาท เมตร/วนาท2

นวตน

จล

วตต เฮรตซ พาสคาล

m/s m/s2

N J

W Hz Pa

3. ค าอปสรรค (Prefixes) เมอคาในหนวยฐานหรอหนวยอนพนธนอยหรอมากเกนไปเราอาจเขยนคานนอยในรปของตวเลขคณดวยพหคณ (ตวพหคณ คอ เลขสบยกก าลงบวกหรอลบ ) ได เชน ระยะทาง 0.003 เมตร เขยนเปน 3 × 10-3 ตวพหคณ 10-3 แทนดวยค าอปสรรคมลล (m) ดงนน ระยะทาง 0.003 เมตร อาจเขยนไดวา 3 มลลเมตร ค าอปสรรคทใชแทนตวพหคณและสญลกษณ ดงน

10n ค าอปสรรค ตวยอ

ความหมาย ตวเลข ตงแต ค.ศ.

หมายเหต

1024 ยอตตะ yotta- Y ลานลานลานลาน 1,000,000,000,000,000,000,000,000 1991

1021 เซตตะ zetta- Z พนลานลานลาน 1,000,000,000,000,000,000,000 1991

1018 เอกซะ exa- E ลานลานลาน 1,000,000,000,000,000,000 1975

1015 เพตะ peta- P พนลานลาน 1,000,000,000,000,000 1975

1012 เทระ tera- T ลานลาน 1,000,000,000,000 1960

109 จกะ giga- G พนลาน 1,000,000,000 1960

106 เมกะ mega- M ลาน 1,000,000 1960

103 กโล kilo- k พน 1,000 1795 บางครงอาจพบการใช K แทน

102 เฮกโต hecto- h รอย 100 1795

10n ค าอปสรรค ตวยอ

ความหมาย ตวเลข ตงแต ค.ศ.

หมายเหต

101 เดคา deca- da สบ 10 1795 ในอเมรกาสะกดวา deka- [2]

10−1 เดซ deci- d หนงสวนสบ 0.1 1795

10−2 เซนต centi- c หนงสวนรอย 0.01 1795

10−3 มลล milli- m หนงสวนพน 0.001 1795

10−6 ไมโคร micro- µ หนงสวนลาน 0.000 001 1960

เมอ ค.ศ. 1948 มการใชหนวยไมครอน แตกยกเลกไปในป ค.ศ. 1967

10−9 นาโน nano- n หนงสวนพนลาน 0.000 000 001 1960

10−12 พโก pico- p หนงสวนลานลาน 0.000 000 000 001 1960

10−15 เฟมโต femto- f หนงสวนพนลานลาน 0.000 000 000 000 001 1964

10−18 อตโต atto- a หนงสวนลานลานลาน 0.000 000 000 000 000 001 1964

10−21 เซปโต zepto- z หนงสวนพนลานลานลาน

0.000 000 000 000 000 000 001 1991

10−24 ยอกโต yocto- y หนงสวนลานลานลาน 0.000 000 000 000 000 000 000 001 1991

การใช

โดยทวไปจะใชค าอปสรรคน าหนาตวหนวยเอสไอ ทเหนเปนประจ า คอหนวยกโลเมตร ทใชวดระยะทางโดยทวไป เชน 5 กโลเมตร หมายถง 5 พนเมตร (five thousand metres) หรอ ความยาวคลน 600 นาโนเมตร หมายถง 600 ในพนลานเมตร เปนตน

อยางไรกตาม การพดถงเวลา จะไมใชหนวยเอสไอ แตจะใชค าแปลของหนวยแทน เชน 5,000,000,000 ป จะไมพดวา 5 จกะป แตจะพดวา 5 พนลานป หรอ five Billion years

และนอกจากน ในการพดถงอณหภม ในทางวทยาศาสตรและวศวกรรม ไมยอมรบการใชหนวยเอสไอกบอณหภมในหนวยองศาเซลเซยส (ในหนวยองศาเซลเซยส จะใชค าแปลมาชวยเหมอนการบอกจ านวนเวลา ) แตยอมรบการใชหนวยเอสไอกบหนวยอณหภมแบบเคลวน

เครองมอวดทางวทยาศาสตร ความรต างๆ ทางวทยาศาสตรโดยเฉพาะอยางยงความรทางฟสกสทมการคนพบขอมลใหมๆ ตองอาศยเครองมอวด และผทจะใชกตองท าความรจก ท าความเขาใจเกยวกบการใชเครองมอวดตางๆ ใหถองแท เพอจะไดสามารถตดสนใจเลอกใชเครองมอวดใหเหมาะสมกบงานทท า เพอความปลอดภยในการท างาน ประหยดเวลา เชน การวดอณหภมในเตาเผาซงมอณหภมสงมากเปนพนองศาเซลเซยส เทอรมอมเตอรแบบหลอดแกว ภายในบรรจของเหลว ใชวดอณหภมไมได ตองวดดวย ไพโรมเตอร (Pyrometer) เครองมอวดตางๆ ทางวทยาศาสตรมการพฒนาออก มาเรอยๆ ควรตดตามสบถามจากบรษทผผลตหรอบรษทจ าหนายเครองมอวดทางวทยาศาสตร เพอจะไดทราบขอมลขาวสาร ประโยชนและวธการใชเครองมอเหลานน เพอชวยใหประหยดเวลาในการคนควาหาความรใหม

1. การแสดงผลของการวด เครองมอวดทกชนดจะมภาคแสดงผลการวดใหผวดไดทราบคาเพอจะไดน าไปบนทกผลการวด แลวน าไปวเคราะห เพอใชงานตอไป ในปจจบนภาคการแสดงผลการวดของเครองมอวด ม 2 แบบ คอ แบบขดสเกล และแบบตวเลข

1.1 การแสดงผลแบบขดสเกล เปนรปแบบการแสดงผลทใชกนมานานแลว จะถงปจจบน เชน สเกลไมบรรทด สเกลของตาชง สเกลบนกระบอกตวง สเกลบนหนาปดนาฬกาแบบเปนเขม เปนตน ผวดตองมความช านาญจงจะอานไดถกตอง

1.2 การแสดงผลดวยตวเลข เนองจากเทคโนโลยดานไมโครอเลกทรอนกสไดพฒนาอยางรวดเรวท าใหเครองวดหลายชนดแสดงผลการวดเปนตวเลข ดวยความสะดวกรวดเรว และราคาไมแพงมากนกจงไดรบความนยม และใชกนอยางแพรหลาย เชน นาฬกาขอมอ เครองชง เทอรมอมเตอร เปนตน 2. การอานผลจากเครองมอวด การอานผลจากเครองมอวด ทงแบบขดสเกลและตวเลข คาทอานได

จะเปนตวเลข และตามดวยหนวยของการวด เชนปากกายาว 14.75 เซนตเมตร มานตมมวล 55.55 กโลกรม เปนตน การอานคาจากเครองวดใหถกตองมวธการดงน 2.1 การอานคาจากเครองวดแบบแสดงผลแบบขดสเกล กอนอานเราตองทราบรายละเอยดของเครองวดนนๆ เสยกอน วาสามารถอานไดละเอยดทสดเทาไร เชน ไมบรรทดมชองสเกลเลกทสดเทากบ 1 มลลเมตร หรอ 0.1 เซนตเมตร เราสามารถอานไดละเอยดทสดเพยงทศนยมต าแหนงเดยวของเซนตเมตรเทานน และเราจะประมาณค าตวเลขหลงทศนยมต าแหนงท 2 เพอใหไดผลการวดไดเปนจรงมากทสด และทกครงทอาน คาจากเครองวดแบบสเกล ตองใหระดบสายตาทมองตงฉากกบเครองวด จะไดผลการวดทใกลเคยงมากทสด

2.2 การอานคาจากเครองวดแบบแสดงผลดวยตวเลข สามารถอานคาไดโดยตรงจากตวเลขบนจอภาพ เชน เวลา 13.25 น. เปนตน ไมตองบอกคาประมาณส าหรบคาความไมแนนอนหรอความคลาดเคลอนของผลการวดนน 3. การเลอกใชเครองมอวด เนองจากเครองมอวดแตละประเภทมความละเอยดแตกตางกน การทจะเลอกเครองมอว ดแบบใดหรอประเภทใด กตองดตามความเหมาะสมกบงานนน เชนการวดความยาวทวๆ ไป ควรใชตลบเมตรหรอไมเมตร หรองานเจยระไนโลหะควรเลอกเครองมอวดทมความละเอยดสงขนจงควรใชเวอรเนยร หรอไมโครมเตอร

4. สงทมผลกระทบตอความถกตองของการวด เนองจากการวดเราตองการใหไดผลถกตองมากทสด จงจ าเปนตองพจารณา ถงสงตางๆ ทอาจมผลกระทบตอความถกตองของการวด มรายละเอยดดงตอไปน 4.1 เครองมอวด ตองไดมาตรฐานผานการตรวจสอบแลวจากผผลตและควรเกบรกษาอยางถกตองเพอปองกนการเสอมสภาพเรวเกนไปและจะไดใชงานไดด ควรศกษาจากคมอของเครองมอวนนนๆ

4.2 วธการวด ในการวดปรมาณอยางเดยวกน วธการวดอาจแตกตางกน เชนการวดความสงของคน การวดความกวางของแมน า วธการวดและเครองมอวดยอมแตกตางกน ดงนนจะใชวธการวดแบบใดกใหเหมาะสมกบสงทตองการวดและขอควรระวงในขณะท าการวด จะตองไมมการเปลยนแปลงปรมาณทตองการวด หรอมผลกระทบใหนอยทสด 4.3 ผท าการวด มความส าคญมากในการเกบขอมล ตองมความรความเขาใจเกยวกบเครองมอและวธการวดเปนอยางด เพอจะไดเลอกเครองมอวดและวธการอยางเหมาะสมทตองการวด รวมทงตองเปนคนมความรอบคอบและสภาพรางกายมความพรอม

4.4 สภาพแวดลอมขณะท าการวดตองไมมผลตอสงทท าการวด เชน ถาตองการวดความสวางของหลอดไฟ ตองปดหองใหมดชด อยาใหแสงสวางจากภายนอกเขามาเกยวของ เพราะจะท าใหผลการวดผดพลาด

Micrometer Vernier caliper

เลขนยส าคญ (Significant) เลขนยส าคญเปนตวเลขทอานไดจากเครองมอแบบสเกลโดยตรง รวมกบตวเลขทไดจากการ ประมาณอกหนงตว ตามหลกการบนทกตวเลขทเหมาะสม เชน ผลการวดจากเครองมอวด 105.23 เซนตเมตร โดย 105.2 เปนตวเลขทวดไดจรง สวน 0.03 เปนตวเลขทประมาณขนมาเราเรยกตวเลข 105.23 วา เลขนยส าคญ

1. หลกการนบจ านวนเลขนยส าคญ 1.1 ถาอยในรปทศนยม ใหเรมนบตวเลขตวเลขตวแรกทเปนเลขโดด (1 ถง 9) ตวเลขถดไปใหนบหมดทกตว เชน 0.321, 0.25, 20.00 มตวเลขนยส าคญ 3, 2 และ 4 ตว ตามล าดบ 1.2 ถาอยในรป A×10

n เมอ (1≤A < 10) และ n เปนเลขจ านวนเตม ใหพจารณาทคา A เทานน เชน 1.2 ×109 , 0.312×10-7 มจ านวนเลขนยส าคญ 2 และ 3 ตว ตามล าดบ

1.3 ถาอยในรปจ านวนเตมใหนบหมดทกตว เชน 25, 125, 10225 มจ านวนเลขนยส าคญ 2, 3และ 5 ตว ตามล าดบ แตถาตวเลขทายๆ เปนเลข 0 ตองจดใหอยในรป A×10

n และตอบตามรปของการจดเทาทเปนไปได โดยมความหมายเหมอนเดม เชน 15000 สามารถเขยนไดเปน 1.5 × 104 มจ านวนเลขนยส าคญ 2 ตว

1.50 × 104 มจ านวนเลขนยส าคญ 3 ตว

1.500 × 104 มจ านวนเลขนยส าคญ 4 ตว 1.5000 × 104 มจ านวนเลขนยส าคญ 5 ตว

แต 1.50000 × 104 จดไมได เพราะความหมายผดจากเดม คอได 15000.0 ซงละเอยดกวา 15000

ดงนน 15000 จงมจ านวนเลขนยส าคญ 2-5 ตว

2. การบวกและการลบเลขนยส าคญ ใหบวกลบแบบวธทางคณตศาสตรกอน แลวพจารณาผลลพธทได โดยผลลพธของเลขนยส าคญทได ตองมต าแหนงทศนยมละเอยดเทากบปรมาณทมความละเอยดนอยทสด เชน 1. 2.12 + 3.895 + 5.4236 = 11.4386

ปรมาณ 2.12 มความละเอยดถงทศนยมต าแหนงท 2 ปรมาณ 3.895 มความละเอยดถงทศนยมต าแหนงท 3 ปรมาณ 5.4236 มความละเอยดถงทศนยมต าแหนงท 4 ปรมาณ 11.4386 มความละเอยดถงทศนยมต าแหนงท 4 ละเอยดมากกวาเครองมอทอานได 2.12 , 3.895 ดงนนผลลพธของเลขนยส าคญตองมความละเอยดไมเกนทศนยมต าแหนงท 2 แตใหพจารณาเลยไปถงทศนยมต าแหนงท 3 วาถง 5 หรอไม ถาถงกใหเพมคาทศนยมต าแหนงท 2 อก 1 ผลลพธคอ 11.44

3. การคณการหารเลยนยส าคญ ใหใชวธการคณและการหารเหมอนทางคณตศาสตรกอนแลวพจารณาผลลพธทได โดยผลลพธจะตองจ านวนเลขนยส าคญเทากบเลขนยส าคญของตวคณหรอตวหารทนอยทสด เชน 432.10 × 5.5 = 2376.55

ปรมาณ 432.10 มจ านวนเลขนยส าคญ 5 ตว

ปรมาณ 5.5 มจ านวนเลขนยส าคญ 2 ตว

ผลลพธ 2376.55 มจ านวนเลขนยส าคญ 6 ตว

แตผลลพธทไดจะมจ านวนเลขนยส าคญไดเพยง 2 ตวเทานน คอ 2 และ 3 แตตวทสามถดจาก 3 เปนเลข 7 ใหเพมคาตวหนาอก 1 เปน 4 ดงนนค าตอบควรได 2400 แตตองจดใหมเลขนยส าคญเพยง 2 ตว จงจดไดเปน 2.4 × 103